PT1189840E - Método e aparelho para reacções contínuas gás líquido - Google Patents

Description

PE1189840 1

DESCRIÇÃO "MÉTODO E APARELHO PARA REACÇÕES CONTÍNUAS GÁS LÍQUIDO"

ANTECEDENTES DO INVENTO O presente invento refere-se a reactores contínuos e, em particular ao uso desses reactores para efectuar uma reacção entre um líquido e um gás reagente.

No fabrico de carbonato de cálcio precipitado, é convencional usar um reactor de funcionamento não contínuo, um reactor de tanque agitado continuamente (CSTR) do (inglês "CSTR - Continuously Stirred Tank Reactor") ou um reactor de fluxo tampão do tipo oleoduto (PF) (inglês "PF -Plug Flow") para contactar uma pasta fluida de água e hidróxido de cálcio com dióxido de carbono com o objectivo de fazer a síntese de carbonato de cálcio precipitado tendo características particulares.

Os reactores de tanque agitado continuamente contam com um agitador mecânico e a introdução do gás reagente directamente no interior do líquido para atingir a reacção desejada. O reactor de recipiente agitado continuamente é operado a temperaturas, pressões e taxas de agitação pré-determinadas de acordo com o produto que está a ser produzido através do contacto de um líquido com um 2 PE1189840 gás reagente. Os reactores de recipiente agitado continua-mente são geralmente limitados em tamanho. Com o fim de atingir uma capacidade acrescida do sistema ou economias de escala, devem ser empregados reactores múltiplos. O reactor de fluxo tampão é geralmente um reactor de forma tubular alongada cheio com um liquido o qual se move geralmente numa direcção em linha recta no interior do qual é introduzido o gás reagente. Os reactores de fluxo tampão são geralmente caros dado que eles requerem uma tubagem comprida e o uso de gases altamente purificados em certas aplicações. Duas razões para usar gases altamente purificados são evitar a formação de lamas e permitir o uso de um tubo de menor dimensão.

Foram usadas numerosas técnicas para produzir carbonato de cálcio precipitado tendo uma dimensão de partícula controlada para uso em várias aplicações e, em particular, para o tratamento de papéis. A patente US2538802 revela e reivindica um processo continuo para a produção de carbonato de cálcio precipitado tendo uma dimensão de partícula desejada usando um sistema de carbonatar duplo de duas fases. (Os concessionários fornecem detalhes de outros reactores que estavam disponíveis à data, isto é, antes de 1951). A patente US3150926 revela e reivindica um processo contínuo para a produção de carbonato de cálcio 3 PE1189840 precipitado usando um reactor alongado tendo transportadores do tipo de duplo parafuso para movimentar a pasta fluida da extremidade de entrada para a extremidade de descarga do reactor. São usadas pás largas e lâminas longitudinais para movimentar os materiais através do reactor que os concessionários descrevem como um padrão de escoamento "parecido com um fluxo de rochedo ou de curva-limitada em que o escoamento do fluxo se realiza basicamente num sentido embora os obstáculos e curvas criem escoamentos de retorno, redemoinhos e turbilhões que retardam a taxa de escoamento enquanto mantêm a totalidade do fluxo num estado constante de agitação". Os concessionários também descrevem a acção como a de um "leito fluidizado mecanicamente". O reactor está fechado e o dióxido de carbono é introduzido através do fundo do reactor naquela que é chamada a zona de carbonização. A patente US4133894 revela e reivindica um processo, multi-fases, multi-recipientes para a preparação de carbonato de cálcio precipitado tendo uma dimensão de partícula de menos de 0,1 μ. São revelados vários parâmetros do processo. A patente US4888160 revela e reivindica um reactor de recipiente agitado para preparação de vários produtos de carbonato de cálcio. A patente revela o controlo de revelados vários parâmetros, por exemplo pH, 4 PE1189840 composição da pasta fluida, temperatura, pureza do gás reagente, e o uso de inibidores para atingir a forma de partícula desejada.

Outros tipos de reactores que mostram diversos tipos de escoamento para introduzir um gás reagente numa pasta fluida são exemplificados através das patentes US2000953; 2704206; 3045984; 3417967; 3856270; 4313680; e 4514095. Todos os reactores anteriormente referidos usam mecanismos complexos para fornecer movimento ou mudança de sentido a uma pasta fluida que se move através do reactor para aumentar o contacto gás-líquido. Há necessidade de fornecer para ambos, processos melhorados para contacto gás-líquido e aparelhos melhorados que possam ser fabricados fácil e economicamente para levar a cabo esses processos.

SUMÁRIO DO INVENTO O presente invento diz respeito a um método e um aparelho para melhorar o contacto entre um líquido e um gás, um dos quais ou ambos são reagentes. O processo do presente invento obriga o líquido a movimentar-se num trajecto sinuoso através de um reactor de maneira que o trajecto sinuoso obriga o líquido a mover-se tanto lateralmente como verticalmente à medida que o líquido vem de uma estação, secção, andar, zona ou câmara para outra num novo reactor. A medida que o líquido se movimenta no 5 PE1189840 trajecto sinuoso, é introduzido gás abaixo da superfície do líquido que se desloca em, pelo menos um, mas de preferência em muitos locais em cada zona. O reactor de acordo com o presente invento é concebido para efectuar o movimento do líquido no trajecto sinuoso horizontal e vertical (escoamento tortuoso) através de câmaras descontínuas no reactor. O gás pode ser introduzido no interior do líquido em qualquer uma ou em todas as câmaras. O número de câmaras num reactor pode ser construído numa linha direita ou em bancos de filas dispostos lado a lado e os reactores podem ser agregados conjuntamente em várias filas em ninho com o fim de atingir o contacto gás-líquido requerido. Na realidade, as câmaras podem ser dispostas em qualquer configuração para se adaptarem aos constrangimentos de uma implantação particular, desde que o trajecto de escoamento seja tal como foi descrito entre as câmaras. Assim, um reactor de acordo com o invento pode ter qualquer número de câmaras dispostas em qualquer número de filas no interior de um dado reactor. O reactor pode ter múltiplos reactores ou módulos ligados em série para atingir um reactor global de qualquer comprimento requerido que defina um trajecto de escoamento contínuo.

Portanto, num aspecto, o presente invento é um reactor de contacto gás-líquido contínuo compreendendo em combinação: uma cuba alongada tendo uma secção longitudinal geral com a forma de um polígono tendo pelo menos quatro 6 PE1189840 lados, cuba essa adaptada para conter um banho de líquido, uma pluralidade de câmaras individuais dispostas no interior do tanque, as câmaras preparadas para permitir que o líquido se escoe sequencialmente de uma primeira câmara para uma última câmara, um meio para introduzi o líquido na primeira câmara e para retirar o líquido da última câmara, meios existente na cuba para dirigir o líquido a partir de um ponto de entrada em cada câmara, sendo um situado num canto superior ou num canto inferior diagonalmente oposto, numa direcção geral para o ponto de entrada na câmara seguinte que está diametralmente oposto ao ponto final da câmara anterior, e um meio para introduzir um gás, opcionalmente um gás reagente, numa ou mais câmaras abaixo do nível do líquido que flui através da câmara. Quando o gás não é um gás reagente, o líquido é tipicamente composto por fluxos misturados de reagentes. Noutro aspecto, o presente invento diz respeito a um método para aumentar o contacto entre um líquido e um gás, por exemplo um gás reagente, compreendendo as etapas de: movimentação do líquido ao longo de um trajecto confinado desde um ponto de entrada até um ponto de saída num recipiente geralmente alongado, sendo o líquido obrigado a deslocar-se num trajecto geralmente sinuoso através de uma pluralidade de andares ou câmaras no recipiente, o trajecto sinuoso sendo definido de maneira a obrigar o líquido a deslocar-se lateralmente e alternadamente do topo para o fundo ou do fundo para o topo em cada uma das câmaras, e introdução do gás no interior do líquido em pelo menos uma das câmaras através das quais o líquido se desloca. 7 PE1189840 O presente invento inclui uma outra etapa do método opcional de reciclagem do gás, tal como o regresso do gás reagente recolhido que não reagiu ao liquido ou a qualquer outra parte do processo global. Por exemplo, no fabrico do carbonato de cálcio precipitado, o dióxido de carbono que se escapa do banho, onde ele reage com o hidróxido de cálcio na água, pode ser recolhido e reciclado para o compressor, soprador ou ventilador usado para introduzir o dióxido de carbono novo no processo. O presente invento também pode ser usado para a produção de carbonato de cálcio precipitado tendo qualquer uma das estruturas cristalinas conhecidas, por exemplo, uma estrutura cristalina cálcica ou aragonitica ou misturas de carbonato de cálcio precipitado tanto cálcico como aragonítico, feito pela reacção de um líquido contendo hidróxido de cálcio e água com um gás reagente contendo dióxido de carbono produzido através de: movimentação do líquido ao longo de um trajecto confinado a partir de um ponto de entrada até um ponto de saída num recipiente geralmente alongado; o líquido é obrigado a mover-se num trajecto geralmente sinuoso através de uma pluralidade de andares ou câmaras no recipiente, o trajecto sinuoso sendo definido de maneira a que o líquido se desloque lateralmente e verticalmente em cada uma das câmaras, e introdução do gás reagente no interior do líquido em pelo menos uma das câmaras através das quais o líquido se desloca. PE1189840 O presente invento também inclui um método de produção de carbonato de cálcio precipitado com uma estrutura cristalina controlada através do contacto de um liquido contendo hidróxido de cálcio e água com um gás reagente contendo dióxido de carbono, compreendendo as etapas de: movimentação do liquido ao longo de um trajecto confinado desde um ponto de entrada até um ponto de saída num recipiente geralmente alongado de acordo com o presente invento, sendo o líquido obrigado a deslocar-se num trajecto geralmente sinuoso através de uma pluralidade de andares ou câmaras no recipiente, o trajecto sinuoso sendo definido de maneira a obrigar o líquido a deslocar-se lateralmente e alternadamente em cada uma das câmaras, e introdução do gás no interior do líquido em pelo menos uma das câmaras através das quais o líquido se desloca.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma representação isométrica esquemática de um escoamento de líquido através de uma parte de um reactor de acordo com o presente invento. A Figura 2 é um desenho isométrico esquemático de um reactor de acordo com o presente invento, ilustrando um arranjo das várias câmaras ou secções do tanque do reactor. A Figura 3 é uma elevação frontal esquemática do aparelho da Figura 2 de acordo com o presente 9 PE1189840 invento. A Figura 4 é uma vista plana de topo do aparelho da Figura 3 com a tampa e o sistema de exaustão, e o sistema de recirculação do fluido não mostrado.

DESCRIÇÃO DETALHADA O INVENTO

Fazendo referência à Figura 1, a estrutura básica do reactor 10 é um tanque geralmente alongado 12 tendo extremidades 14, 16 e lados 18, 20. Embora o tanque do reactor 12 possa ter uma configuração de qualquer polígono sólido de quatro lados tendo uma forma geralmente quadrada ou rectangular, é preferida a forma de secção recta longitudinal. O tanque 12 é dotado com uma entrada 31 para o fluido, representada pela seta 29, e uma conduta de saída 32 para extrair o produto tratado, representada pela seta 33. O tanque 12 inclui uma pluralidade de chicanas internas 22, 24, 26, 28 e 30 espaçadas ao longo do comprimento do tanque 10 para dividir o tanque em seis câmaras (módulos, secções, andares, compartimentos, zonas, etc.) de tamanho aproximadamente igual. O espaçamento das chicanas 22, 24, 26, 28 e 30 pode ser aleatório de modo que as câmaras sejam de tamanho variável ou espaçadas igualmente para criar câmaras de igual tamanho. Um reactor de acordo com o presente invento pode conter um número qualquer de câmaras quer dispostas longitudinalmente quer em filas lado a lado, sendo o número de câmaras numa fila ou banco determinado pelo processo que será levado a cabo no reactor. As várias 10 PE1189840 figuras do desenho mostram diferentes números de câmaras dispostas em filas lado a lado para fins de ilustração e explicação do invento. O número total de câmaras de qualquer reactor pode variar desde dois a um número definido como N, o número total, tal como afirmado anteriormente, determinado pelo processo para o qual o reactor será usado. As chicanas 22, 24, 26, 28 e 30 têm passagens 35, 34, 36, 38 e 40, respectivamente, as quais são colocadas ou numa parte superior da chicana tal como é mostrado pela passagem (orifício ou abertura) 35 (chicana 22) ou no canto inferior oposto da chicana seguinte tal como é mostrado pela passagem 34 (chicana 24) . No balanço desta especificação, o invento pode ser descrito em termos do uso de um gás reagente, conquanto é para ser entendido que a descrição se aplica igualmente bem a um fluxo reagente misturado e a um gás não reagente, excepto se o contexto da descrição de outro modo o limitar.

Na representação esquemática da Figura 1, o fluido representado pela seta 29, introduzido através da conduta entrada 31 é conduzido para o fundo do reactor 12 e começa um trajecto desde uma primeira câmara ou zona do reactor 12 para a seguinte em série a partir da parede frontal 14 em direcção à parede traseira 16 tal como é mostrado pelas setas 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60 e 62, respectivamente. Está dentro do âmbito do invento ter a entrada de fluido em qualquer localização entre o topo e o fundo do reactor. Tal como é mostrado pelas setas, o fluido geralmente desloca-se desde o fundo 11 PE1189840 de uma câmara para o topo dessa câmara e sai pela passagem descendo através da câmara seguinte e sai para o fundo da câmara seguinte, definido assim um trajecto sinuoso que se desloca tanto verticalmente como horizontalmente à medida que o fluido se escoa através do reactor 12, tal como é mostrado na Figura 1. Este pode também, ser chamado escoamento tortuoso do fluido através do reactor desde a entrada 31 até à saida 32. A Figura 2 mostra um reactor 70, o qual tem uma forma rectangular em secção recta geralmente longitudinal com uma parede frontal 72, uma parede traseira 74, uma parede lateral 76 e uma parede lateral oposta 78. O reactor 70 também inclui uma chicana longitudinal 80 que se estende contínua a partir da parede frontal 72 até à parede traseira 74 do reactor. A chicana longitudinal 80 inclui uma passagem de fluxo cruzado 82, a finalidade da qual será aqui explicada posteriormente. O reactor 70 também inclui uma série de chicanas verticais transversais 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110 de maneira que, com a parede frontal 72 e a parede traseira 74, o reactor 70 está dividido em 16 compartimentos separados. Uma conduta de entrada 112 comunica com a câmara definida pela chicana 110, parede 78, chicana longitudinal 80 e parede 72. As chicanas internas 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110 são todas dotadas com passagens alternativas tal como é mostrado pelas linhas tracejadas de 12 PE1189840 maneira que o fluido se escoa desde a primeira câmara tendo a conduta de entrada 112 até à última câmara tendo a conduta de saída 114 num padrão de escoamento tal como é mostrado na Figura 1. Assim, um reactor pode ser feito com qualquer comprimento ou pode reverter sobre si próprio tal como é mostrado na Figura 2 para permitir a um utilizador fazer um reactor de comprimento total menor usando trajectos de escoamento de avanço e de retorno, permitindo assim a instalação de um reactor num espaço confinado. Um reactor tal como é mostrado na Figura 2 pode ser ligado a outro reactor que seja de uma configuração diferente, por exemplo com um diferente número de câmaras, ou seja idêntico ao reactor 70 de modo que a saída 114 esteja ligada à entrada do segundo reactor (não mostrado).

Um reactor de acordo com o invento pode ter, tal como foi referido anteriormente, qualquer número de câmaras de várias dimensões dispostas numa só fila ou em qualquer número de filas lado a lado numa unidade ou módulo. O reactor pode ser obtido usando uma só unidade ou módulo ou um certo número de unidades ou módulos ligados em série. Se não há constrangimentos de espaço, o reactor pode ser construído com todas as câmaras numa só fila definindo assim um módulo, o qual também é o reactor. Porém, se há limitações de espaço no local onde o reactor deve ser instalado, o reactor pode ser fabricado em módulos, os quais são então ligados em série para definir um trajecto de escoamento contínuo através do reactor. Neste caso, cada módulo pode ter um dado número de câmaras numa fila com as 13 PE1189840 filas dispostas numa configuração lado a lado. Os módulos podem ser dispostos em fileiras horizontais, verticais, ou num misto de horizontais e verticais desde que o trajecto de escoamento através de cada módulo e através do reactor se processe como é aqui explicado.

Fazendo referência à Figura 3 e à Figura 4, o reactor 70 é mostrado com duas filas (Fig. 4) , cada fila tendo nove zonas ou câmaras definido um reactor com 18 zonas num banco. O reactor 70 é dotado com uma cobertura amovível 118 com um tubo de comunicação a partir do qual estão pendentes ou se projectam tubos de introdução de gás reagente 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136 e 138 de um lado ou linha de um banco e um conjunto complementar de tubos de introdução de gás (123, 125, 127, 129, 131, 133, 135, 137 e 139) do outro lado ou linha do banco é mostrado através de pontos na Figura 4. A conduta 120 é usada para introduzir um gás reagente representado pela seta 140 no interior do líquido. Dado que os tubos de alimentação secundários, por exemplo 122 se estendem abaixo do nível do líquido o qual é indicado em 142, o gás é introduzido no interior do líquido numa câmara individual. Pode ser usado um ou todos os tubos de introdução de gás dependendo da natureza da reacção desejada e do material que está sendo contactado. Tal como é mostrado na Figura 4, um só tubo de entrada pode ser ligado a tubos de alimentação individuais 144 e 148 para introduzir o gás reagente no interior do líquido. O gás 14 PE1189840 reagente que atravessa (que se escapa) do interior do líquido 143 pode ser recolhido usando uma conduta de recolha 148 a qual é, por seu turno, ligada a uma bomba ou a outro dispositivo de evacuação 150 que produz um efluente 152 que pode ser ulteriormente processado para recuperar um gás reagente ou que pode ser dirigido para uso como gás reagente em qualquer outra parte do processo para controlo de temperatura, pressão, ou composição em qualquer outra parte de um maior esquema de processo global maior, dependendo o uso da reacção de contacto gás-líquido que está sendo efectuada. É também possível recolher e reciclar o gás a ser misturado com gás reagente novo introduzido no processo. Por exemplo, um ramal de conduta (não mostrado) pode ser adaptado no interior da conduta 148 e pode ser usado um ventilador auxiliar para retirar e reciclar o gás de exaustão. Também será possível usar o dispositivo de exaustão 150 para reciclar o gás de exaustão. A entrada de fluido mostrada na Figura 3 é representada pela seta 154 e a saída de fluido pela seta 156 (Fig. 4). Opcionalmente, um circuito de reciclagem 158 compreendendo uma conduta de extracção 160, uma bomba de recirculação 162 e uma conduta de entrega 164 pode ser incluído no sistema e pode ser colocado em qualquer uma das câmaras para retirar líquido e reciclá-lo para qualquer outra câmara, isto é, a partir do meio do reactor ou do contactor gás-líquido para a entrada do primeiro módulo ou câmara. É também possível ter linhas ou condutas de múltipla recirculação entre as câmaras com o objectivo de 15 PE1189840 influenciar o processo global e a qualidade do produto final. A profundidade do liquido em cada câmara, conquanto mostrada como uniforme para fins de ilustração, não é necessariamente a mesma. Dependendo da concepção, (por exemplo, forma, dimensões, espaçamento a partir do fundo do reactor) dos entalhes ou passagens em cada chicana, o nível do líquido pode variar entre cada câmara e ser maior na primeira zona ou câmara do que na última zona ou câmara.

Assim, o presente invento utiliza o reactor mostrado para bombear um líquido reagente para o interior da extremidade de alimentação ou primeira extremidade do recipiente (por exemplo 70) com um gás reagente introduzido através de várias lanças 122 e seguintes. 0 líquido escoa-se através das várias câmaras (zonas) num padrão de escoamento sequencial (da esquerda para a direita no desenho), diagonalmente através de cada câmara num padrão ou escoamento sinuoso (alternando por cima/por baixo) que maximiza o contacto gás-líquido e ajuda na mistura e transporte do líquido e das partículas sólidas contidas no líquido para serem feitos reagir com o gás reagente introduzido no interior do líquido. 0 gás que atravessa o líquido 143 é capturado no topo do recipiente do reactor 70 devido à cobertura ou topo 118. A combinação de uma bomba de evacuação (ventilação) 150 e do topo 118 cria uma selagem dinâmica e impede a infiltração de gás a partir do reactor para a atmosfera circundante. 16 PE1189840

No arranque inicial, o reactor 70 é cheio com um liquido reagente, por exemplo água, de modo que ele descarrega por nivel pela conduta de saída 156. Neste ponto, é iniciado o escoamento de gás e o material reagente é introduzido na entrada do reactor tal como é mostrado pela seta 154. O gás é enviado por intermédio de um pequeno compressor, ventilador ou soprador através da tubagem como mostrado, a partir de uma fonte (não mostrada) que pode ser um fluxo de despejo situado no local ou outra. Todavia, também está dentro do âmbito do invento fornecer uma fonte de gás reagente a partir de dispositivos de armazenagem de alta pressão tal como cilindros, tubos ou por vaporização directa de gás armazenado no estado líquido.

Um reactor de acordo com o presente invento pode ser construído de maneira que a profundidade média do líquido esteja numa gama de cerca de 1 polegada (2,54 cm) até cerca de 360 polegadas (9,14 metros).

Também é possível tomar o gás que sai do reactor por via da conduta 152 e usá-lo num processo a jusante para corrigir ou controlar condições de processo tais como temperatura, pressão e/ou pH ou para recuperar calor a partir da exaustão no gás para reutilizar no processo, ou para reciclar o gás de exaustão de retorno ao processo para obter a máxima utilização do processo.

Um reactor de acordo com o presente invento foi usado para produzir carbonato de cálcio precipitado para 17 PE1189840 uso como agente para dar brilho ao papel. Tal como é bem sabido do oficio, o carbonato de cálcio precipitado pode ser produzido em várias formas de particula (morfologias) dependendo do papel ao qual ele é aplicado e aos requisitos da fábrica de papel. O reactor do invento também pode ser usado para produzir agentes de enchimento para feitura de papel e fabrico de placas de revestimento, assim como nas aplicações não referentes a papel tais como plásticos, vedantes, e outros utilizadores de carbonato de cálcio precipitado.

Um reactor de acordo com o presente invento foi construído e ensaiado. O reactor tinha dimensões interiores totais de 0,73 pés (0,225 metros) de comprimento por 9,25 polegadas (23,49 cm) de largura com catorze câmaras ou zonas. As câmaras foram construídas com passagens entre cada câmara, tal como é mostrado no desenho, de maneira que foi mantida uma profundidade nominal de liquido de três pés no reactor. O reactor foi preparado de modo que as zonas 1 a 4 eram de 2,625 polegadas (6,66 cm) de comprimento, as zonas 5-13 eram de 7,25 polegadas (18,41 cm) de comprimento e a zona 14 era de 11,625 polegadas (29,52 cm) de comprimento O reactor continha uma só linha ou fila de câmaras, porém, tal como foi explicado anteriormente e mostrado pelos resultados dos ensaios a seguir indicados, várias configurações de câmaras ou módulos de câmara podem ser usadas. 18 PE1189840 A tabela 1 dá a conhecer uma comparação entre as condições alvo e um ensaio real para o reactor anteriormente descrito. TABELA 1

Condições piloto actuais Número de ensaio - 4 Temperatura do gás 0 F (° C) 68,00 (20) Pressão base do gás psig 0,00 Caudal total de gás Cfm (1/m) 60,00 (1.699) Concentração de gás CO2 vol (%) 15,00 Caudal de C02 Cfm (1/m) 9, 02 (255, 4) Caudal de C02 lb/min (g/m) 1,03 (466) Eficiência do gás 0 0 51,58 Taxa de PCC lb/min (g/m) 1,21 (548) Taxa de PCC lb/h (kg/h) 72, 45 (32, 82) Extintor médio MO ml-lN-HCl 7, 90 Taxa de alimentação do extintor gpm 1, 83 SSA m2/g 4, 40 Morfologia do produto — Aragonite Volume total do reactor gal.(1) 122,55 (463,88) Número de zonas — 14, 00 Volume da zona. Números 1-4 gal/zona (1/zona) 3,68 (13,92) Volume da zona. Números 5-13 gal/zona (1/zona) 10, 17 (38,49) Volume da zona. Número 14 gal/zona (1/zona) 16,31 (61,72)

Os valores expostos na Tabela 1 mostram que um reactor de acordo com o presente invento pode ser usado 19 PE1189840 para produzir um carbonato de cálcio precipitado (PCC) com uma estrutura cristalina definida. As condições actuais do reactor são próximas ou excedem aquelas que foram consideradas como objectivo. Sob as condições de ensaio actuais, o reactor de acordo com o invento mostrado melhora a produtividade acima da que foi considerada como objectivo. Um reactor continuo fornece disponibilidade elevada e pode ser menor que um reactor de funcionamento não continuo por lotes reduzindo os custos de investimento para o utilizador. 0 presente invento foi descrito no que diz respeito ao fabrico de carbonato de cálcio precipitado. Porém, o método e aparelho do invento podem ser usados para outras aplicações em que o gás é introduzido no interior do líquido para reacção com o líquido ou com os componentes no líquido.

Por exemplo, o presente invento será aplicável ao tratamento de esgotos pela movimentação do líquido dos esgotos através do reactor e introdução de um oxidante, por exemplo ar, oxigénio ou ambos, através dos tubos de indução de gás.

As partículas de ferro numa solução podem ser oxidadas para vários compostos de óxido de ferro usando o método e aparelho do invento.

Noutra aplicação, os líquidos podem ser tratados 20 PE1189840 com um reagente como seja cloreto de hidrogénio, em que o ar é introduzido no interior dos tubos de introdução de gás para ajudar à suspensão e transporte através do reactor, por exemplo nas seguintes reacções: C5H11OH + HC1 = C5H11CI + H2O HC1 + NaOH = NaCl + h20 Fe + 2 HC1 = FeCl2 + H2 CaC03 + H2S04 = CaS04 + H20 +C02 O método e aparelho do invento pode ser usado para efectuar reacções gás-liquido em que uma mistura de um gás reagente (por exemplo C02) e ar são usados para suspensão e transporte através do reactor. São exemplos dessas reacções:

NaOH + C02 = NaHC03 2NaOH + C02 = NaHC03 + H20 Ca(OH)2 + C02 = MgC03 + H20 Mg(OH)2 + C02 = MgC03 + H20

Assim, um reactor de acordo com o presente invento que pode ser indicado como horizontal, de canal aberto, ou de fluxo tampão, pode ser usado para atingir ou exceder a produção de uma reacção de funcionamento não continuo gás-liquido. O reactor de acordo com o presente invento não requer um recipiente pressurizado e não requer agitação mecânica, eliminando assim a necessidade de motores dispendiosos. Os motores podem aumentar os custos 21 PE1189840 de investimento, de manutenção e de operação para um reactor de tanque agitado continuamente ou para um sistema de reactor de funcionamento não continuo.

Um reactor de acordo com o invento aqui descrito pode fornecer uma maneira económica para fabricar produtos tais como carbonato de cálcio precipitado com alta concentração de sólidos.

Está também dentro do âmbito do invento aqui descrito usar o reactor para produzir outros produtos em que seja requerido um reactor gás-liquido.

Lisboa, 15 de Setembro de 2006

Claims (20)

1. PE1189840 1 REIVINDICAÇÕES 1. Reactor de contacto gás-líquido contínuo compreendendo: • uma cuba alongada apresentando uma secção transversal longitudinal geral com a forma de um polígono de pelo menos quatro lados, a referida cuba adaptada para conter um banho de líquido; • uma pluralidade da câmaras individuais dispostas no interior da referida cuba, as referidas câmaras estando preparadas para permitir que o referido líquido flua sequencialmente a partir de uma primeira câmara até uma última câmara; • um meio para introduzir o referido líquido no interior da referida primeira câmara e retirar o líquido da referida última câmara; • um meio na referida cuba para dirigir o referido líquido desde um ponto de entrada em cada câmara, que está situado num canto superior ou num canto inferior diagonalmente oposto, numa direcção geral, para um ponto de entrada na câmara seguinte que está diametralmente oposta ao ponto de entrada da câmara precedente; e • um meio para introduzir o gás reagente numa ou mais das referidas câmaras abaixo do nível do líquido que flui através da referida câmara. 2 PE1189840
2. 2. Recipiente de contacto gás-líquido contínuo de acordo com a Reivindicação 1, o qual é um reactor compreendendo um meio para introduzir o gás reagente numa ou em várias câmaras abaixo do nível do líquido que flui através de uma ou mais câmaras.
3. 3. Recipiente de contacto gás-líquido de acordo com a Reivindicação 1 ou Reivindicação 2, incluindo um meio para introduzir o gás reagente em cada uma das referidas câmaras.
4. 4. Recipiente de contacto gás-líquido de acordo com as Reivindicações 1 a 3, em que o referido meio para introduzir o gás está geralmente disposto perpendicularmente a um trajecto de escoamento generalizado do referido líquido.
5. 5. Reactor de contacto gás-líquido de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 a 4, incluindo um meio para recolher o gás reagente que se liberta do referido líquido.
6. 6. Recipiente de contacto gás-líquido de acordo com a Reivindicação 5, incluindo um meio para reciclar o referido gás recolhido para um dos referidos recipientes ou para outras partes do processo global.
7. 7. Recipiente de contacto gás-líquido de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, incluindo 3 PE1189840 um meio para retirar o liquido de uma das referidas câmaras ou de várias câmaras para reciclagem para uma das câmaras a partir da qual o liquido é retirado ou para qualquer outra câmara do referido recipiente.
8. 8. Recipiente de contacto gás-líquido de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, concebido e preparado para fornecer uma profundidade de líquido médio no recipiente de, pelo menos, 25 mm (uma polegada).
9. 9. Recipiente de contacto gás-líquido de acordo com a Reivindicação 8, concebido e preparado para fornecer uma profundidade de líquido médio no recipiente entre 25 mm (uma polegada) e 9 m (trezentas e sessenta polegadas).
10. 10. Método destinado a melhorar o contacto entre um líquido e um gás compreendendo as etapas de: a. movimentação do referido líquido ao longo de um trajecto a partir de um ponto de entrada para um ponto de saída num recipiente de topo aberto geralmente alongado; o referido líquido é obrigado a deslocar-se num trajecto geralmente sinuoso através de uma pluralidade de andares ou câmaras no referido recipiente, sendo o referido trajecto sinuoso definido para obrigar o referido líquido a mover-se lateralmente e verticalmente em cada uma das referidas câmaras; e b. introdução do referido gás no referido líquido 4 PE1189840 em, pelo menos, uma das referidas câmaras através das quais o referido liquido se desloca.
11. 11. Método de acordo com a Reivindicação 10, incluindo a etapa que consiste em introduzir o referido gás no interior do referido liquido em cada uma das referidas câmaras.
12. 12. Método de acordo com a Reivindicação 10 ou 11, incluindo a etapa de recuperação do gás que se escapa do referido líquido.
13. 13. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações 10 ou 12, incluindo a etapa que consiste em manter uma profundidade média de, pelo menos, 25 mm (uma polegada) de líquido no referido recipiente.
14. 14. Método de acordo com a Reivindicação 12, incluindo a etapa de reciclagem do referido gás reagente recolhido para um do referido líquido ou para qualquer outra parte do referido método.
15. 15. Método de acordo com qualquer uma das Reivindicações 10 a 14, em que o gás é um gás reagente.
16. 16. Método de acordo com a Reivindicação 14 incluindo a etapa de introdução de dióxido de carbono como referido gás reagente. 5 PE1189840
17. 17. Método de acordo com a Reivindicação 14 incluindo a etapa de recuperação do gás reagente que se escapa do referido liquido.
18. 18. Método de acordo com a Reivindicação 14 incluindo a etapa que consiste em manter uma profundidade de liquido média de, pelo menos, 2,54 cm (uma polegada) de liquido no referido recipiente.
19. 19. Método de acordo com a Reivindicação 14 incluindo a etapa de reciclagem do referido gás reagente recolhido para o referido liquido.
20. 20. Método de acordo com a Reivindicação 10, para produção de um carbonato de cálcio precipitado com uma estrutura cristalina controlada a partir de um liquido que contém hidróxido de cálcio e água compreendendo as etapas de movimentação do referido líquido ao longo de um trajecto confinado desde um ponto de entrada até um ponto de saída num recipiente geralmente alongado; o referido líquido sendo obrigado a deslocar-se num trajecto geralmente sinuoso através de uma pluralidade de andares ou de câmaras no referido recipiente, sendo o referido trajecto sinuoso definido para obrigar o referido líquido a mover-se lateralmente e verticalmente em cada uma das referidas câmaras; e introdução do referido gás reagente contendo dióxido de carbono no interior do referido líquido em pelo menos uma das referidas câmaras através das quais o 6 PE1189840 referido líquido se desloca. Lisboa, 15 de Setembro de 2006